第三章 第三节 波的反射、折射和衍射-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第三节 波的反射、折射和衍射 课标要求 核心素养 1．知道波的反射和折射现象。 2．通过实验，了解波的衍射现象 1．物理观念：知道什么是波的反射、折射和衍射现象，知道发生明显衍射现象的条件。 2．科学思维：知道波发生反射现象时，反射角等于入射角 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、波的反射 1．反射现象 波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。 2．反射角与入射角 (1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α。 (2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β。 3．反射定律 反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角。 二、波的折射 1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射。 2．一切波都会发生折射现象。 三、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 【概念辨析·试身手】 (1)入射波的波线与界面的夹角叫入射角。(×) (2)当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。(√) (3)入射波的波长和反射波的波长相等。(√) (4)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。(×) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 波的反射和折射 【要点培优】 1．波的反射、折射现象中各量的变化 (1)波向前传播在两种介质的界面上会同时发生反射现象和折射现象，一些相关物理量变化如下： 项目 波的反射 波的折射 传播方向 改变，i＝i′ 改变，r≠i 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 (2)说明： ①频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波的频率都等于入射波的频率。 ②波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化。 ③根据v＝λf，波长λ与v及f有关，即与介质和波源有关，反射波与入射波在同一介质中，波速相同、频率相同，故波长相同；折射波与入射波在不同介质中传播，v不同，f相同，故λ不同。 [思考·探究] 人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点来提高耳朵的接收能力？ 提示：在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。 【应用培优】 [例1] (多选)下列说法正确的是(　　) A．波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化 解析：选BC。波发生反射时因介质未变，故频率、波长、波速均不变；波发生折射时因波源不变而介质变，故频率不变，波长和波速均发生变化，B、C两项正确。 [训练]1.有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远(v声＝340 m/s)? 解析：若汽车静止，问题就简单了，现在汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图。 设汽车由A到C路程为s1，C点到山崖B距离为s，声波由A到B再反射到C路程为s2。因汽车与声波运动时间同为t，则有s2＝s1＋2s，即v声t＝v汽t＋2s，所以s＝＝ m＝325 m。 要点二 | 波的衍射 【要点培优】 1．发生明显衍射现象的条件 (1)水波遇到障碍物的情况 当障碍物较小时发现波绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样。如图甲所示，衍射现象明显。 (2)水波遇到小孔的情况 当孔较小时，发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波。如图乙所示，衍射现象明显。 (3)产生明显衍射的条件 产生明显衍射现象，必须具备一定的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。 2．波的衍射现象分析 波传到小孔时，小孔仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)，在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。 [思考·探究] 1.墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？ 提示：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。 2．下图所示的是一个可观察水波衍射的水波